Родился 27 декабря 1995 года в Манхэттене, в районе Адская кухня. Тимоти является сыном переводчика Марка Шаламе и танцовщицы Николь Флендер. Его отец француз, а мать – американка еврейского происхождения. Старшая сестра Тимоти – Паулина, также является актрисой. Дядя Родман Флендер и тетя Эми Липпман тоже работают в киноиндустрии, а дедушка Гарольд Флендер был писателем и сценаристом.
В подростковом возрасте Тимоти мечтал стать профессиональным футболистом. Он учился в Высшей школе музыки и искусств Фьорелло Ла Гуардии в Нью-Йорке. Там вместе с ним учился и Энсел Элгорт. После этого Шаламе обучался в Колумбийском университете, где изучал культурную антропологию, а затем, чтобы высвободить время для актерской карьеры, он перевелся в Школу индивидуального обучения им. Галлатина при Нью-Йоркском университете.
Шаламе снимался в рекламных роликах, когда был еще ребенком. Затем были короткометражки и роль в сериале «Закон и порядок». Далее в 2011 году Тимоти сыграл в своей первой театральной постановке «The Talls». Шаламе снимался в сериалах «Дорогой доктор» (2009 – 2016) и «Родина» (2011 – 2020). В 2014 году актеру удалось получить эпизодическую роль в полнометражной картине режиссера Джейсона Райтмана «Мужчины, женщины и дети». Затем актер исполнил небольшую роль в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар». Шаламе даже пробовался на роль Человека-паука, но ее получил Том Холланд. В 2017 году на большие экраны вышли целых 4 фильма с Тимоти Шаламе. Это были «Недруги», «Жаркие летние ночи», «Леди Бёрд» и «Назови меня своим именем». Последняя картина стала знаковой в карьере Тимоти. За роль в этом фильме актер был номинирован на премии «Оскар», «BAFTA», «Screen Actors Guild» и «Золотой глобус». Позже актер сыграл Генриха V в исторической драму «Король», исполнил главную мужскую роль в романтической комедии Вуди Аллена «Дождливый день в Нью-Йорке», а также сыграл в оскароносной картине «Маленькие женщины» и получил роль Пола Атрейдеса в картине «Дюна» Дени Вильнёва.
О личной жизни актера ходит множество слухов. Сам Шаламе старательно избегает этой темы в разговорах с прессой. В 17-летнем возрасте он встречался с Лурдес Леон, старшей дочерью Мадонны. Позже у него был роман с Лили-Роуз Депп, дочерью Джонни Деппа и Ванессы Паради, но в 2020 году пара рассталась.
